JP5985375B2 - カッティングプロッタ - Google Patents

Description

本発明は、カッティングフィルム等のシート状媒体を所望の形状に切断するカッティングプロッタに関するものである。

シート状媒体を所望の形状に切断するこの種のカッティングプロッタとしては、シート状媒体の両端部分を駆動ローラ（グリットローラ）と従動ローラ（ピンチローラ）とで挟持して、駆動ローラを正逆回転させることによりシート状媒体を第１の方向（Ｘ軸方向）に移動させるとともに、この第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられるペンブロックと、このペンブロックに設けられるカッティングペンを移動させることにより、カッティングペンをシート状媒体に対して相対的に２次元方向に移動させ、更にカッティングペンをシート状媒体に対して選択的に圧接離反させることにより、シート状媒体を所望の形状に切断する被切断媒体駆動型（グリットローラ型）のカッティングプロッタや、平板状のテーブル上にシート状媒体を載置し、この載置テーブルに対して第１の方向に移動可能に設けられるＹバーと、このＹバーに摺動することにより第１の方向と直交する第２の方向に移動可能に設けられるペンブロックを移動制御することにより、このペンブロックに設けられるカッティングペンをシート状媒体に対して選択的に２次元方向に移動させ、更にカッティングペンをシート状媒体に対して選択的に圧接離反させることによりこれを所望の形状に切断する所謂フラットベッド型のカッティングプロッタが知られている。
この様なカッティングプロッタのペンブロックは、保持したカッティングペンをシート状媒体に対して圧接離反するために、ペンブロック本体に設けられたアクチュエータ、上記Ｘ軸方向とＹ軸方向と直交するＺ軸方向に沿って設けられるスライド軸と、このスライド軸に沿って摺動するよう設けられるカッティングペンを保持したペンホルダをＺ軸方向に上下動するペンアームとにより構成されている。
また、ペンブロック本体には、ペンアームの高さ（Ｚ軸方向の位置）を検出するための検出器が取り付けられ、カッティングプロッタの制御装置はこの高さ検出器の出力を監視するとともに、ペンアクチュエータに付与する電流（或いは電圧）を制御して、カッティングペンの圧接離反（上下動）ならびにシート状媒体に対する押圧力を制御するよう構成されている。
このカッティングプロッタにおいて、シート状媒体を切断する場合は、制御装置はコンピュータ等の上位装置より送信されるカットデータに基づいて、Ｘ軸方向（グリットローラ型の場合は駆動ローラ、フラットベッド型の場合はＹバー駆動機構）ならびにＹ軸方向（ペンブロック駆動機構）の駆動制御とともに、Ｚ軸方向（ペンアクチュエータ）の駆動制御を行うよう構成されている。

更にこの種のカッティングプロッタにおいて、予め図形や図柄等の印刷（記録）が施されたシート状媒体を、その図形等の輪郭にあわせてこれを切断するといった場合、シート上に予め施された画像等と、新たに施す切断画像とを正確に一致させる必要があり、このため従来はシート上に予めその座標軸を表す位置合わせ用の基準図形（十字、カギ状の図形、所謂トンボ。）を形成するとともに、カッティングプロッタのペンブロックにこの基準図形を読み取る反射型フォトセンサよりなる検出手段を設け、切断動作前にペンブロックを移動させて、このセンサにより基準図形を読み取ることによりその座標を検出し、検出した座標軸に基づいてカットデータを補正したうえでカッティング動作を行うよう構成されている。

この種のカッティングプロッタにおいては、シート材上に形成された基準図形の読取に誤差が生じると、例えば記録済みのシート材をその記録画像の輪郭にあわせて切断する場合においては、その読取誤差によりカットデータが記録データに合致しなくなり、必要な画像部分を切断してしまうといった不具合が生じるため、基準図形の検出には精度が要求されることとなる。
しかしながら、上述した被切断媒体駆動型のカッティングプロッタにおいては、シート状媒体の両端部分を十分展張しないでこれを駆動ローラとピンチローラとで挟持させた場合、或いはロール状に巻回されたシートをカットしたものを使用した際に、その巻き癖によりその端部で曲げが生じてしまった場合、また、フラットベッド型のカッティングプロッタにおいても、シート状媒体を載置テーブルに対して隙間なく固定しなかった場合など、基準図形が施された部分で「浮き」が生じてしまうと正確な検出が出来なくなり、その結果カットデータの補正が上手く出来なくなるといった不具合が生じる。

これらの不具合を解消するために、従来のカッティングプロッタにおいては、ペンブロックにシート状媒体を所定の押圧力で押圧する部材を選択的に突出または収納する用紙抑え手段を設け、基準図形を検出するセンサを作用させる際には、この押圧部材を突出させて検出すべき基準図形近傍のシート材を押圧するよう構成していた。（特許文献１参照）
また、別のカッティングプロッタにおいては、基準図形の読取センサの周囲部分を押圧する押圧部材を設けて構成していた。（特許文献２参照）

特開２００２−０７９７９４号公報 特許第４２５６９４７号公報

上述の特許文献１に記載の装置においては、その構成が複雑な用紙押さえ手段を用意する必要があり、製作コストが上昇するとともに、押圧部材を突出させるようノック部材を押し込むために、ペンブロックを都度記録範囲外に設けられた押し込み用ブロック上に位置付ける必要があり、基準図形検出に時間を要するといった不具合が生じていた。
また、特許文献２に記載の装置においては、シート材を押圧する部材の昇降のために固有のソレノイドを必要としているため、部品点数が増加し、カッティングプロッタの製作コストが上昇するとともに、ペンブロックが大型化することによりカット動作を高速化することが困難になるという不具合が生じていた。

そこで、本発明は簡単な構成により製作コストの上昇を招くことなく、また基準図形検出に時間を要することのないカッティングプロッタのシート材押圧機構を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するため、本発明のカッティングプロッタは、ペンブロックに摺動可能に支持されるとともに、付勢部材により常時シート状媒体から離反する方向に付勢される押圧部材と、支軸によりペンブロックに回動可能に支持され、その一端側がアクチュエータに係合し、アクチュエータが切断部材をシート状媒体から離反させるよう動作することにより、支軸を挟んだ他端側がこれに係合する押圧部材を付勢部材の付勢力に抗してシート材表面に押圧するよう揺動するシーソー部材とをペンブロックに設けたことを特徴とするものである。
また、本発明のカッティングプロッタは、ペンブロックに設けた基準図形検出機構を反射型フォトセンサにより構成するとともに、押圧部材をシート状媒体に当接する開口部を有した略筒状に形成し、押圧部材をシート状媒体に押圧した際に、反射型フォトセンサの照射光および反射光が開口部により覆われるよう構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、支軸によりペンブロックに回動可能に支持され、一端側を切断部材をシート状媒体に圧接離反させるアクチュエータに、他端側をシート状媒体表面を押圧する押圧部材に、それぞれ係合するシーソー部材を設けることにより、切断部材を圧接離反させるアクチュエータを用いて押圧部材をシート状媒体に圧接離反させることが可能となる。従って、押圧部材をシート状媒体に圧接離反させるための個別のアクチュエータを必要とすることなく、簡単な構成により製作コストの上昇を招くことがなく、また、ペンブロックの部品を押圧部材の昇降手段として利用するため、基準図形検出時間を短縮することができるという効果を奏する。

図１は、本発明のカッティングプロッタの構成を示す図である。 図２は、本発明のカッティングプロッタにおけるシーソー部材の構成を説明する図である。 図３は、本発明のカッティングプロッタにおける押圧部材によるシート材押圧動作を説明する図である。 図４は、本発明のカッティングプロッタにおける押圧部材によるシート材押圧動作を説明する図である。

＜＜カッティングプロッタの構成について＞＞
図１は、本発明のカッティングプロッタの構成を示す図であり、図において１はカッティングプロッタ本体、２はペンブロック３が摺動するＹバー、４は切断手段であるカッティングペン、５は各種制御を行う制御部、６は被切断媒体である紙或いは粘着フィルム材よりなるシート状媒体、７はシート状媒体６上に付与されたその座標軸を表示する基準図形（所謂トンボ）を検出する反射型フォトセンサよりなる基準図形検出機構、８は基準図形検出機構７によりシート状媒体６上に付与された基準図形を検出する際にシート状媒体６がカッティングプロッタ本体１より浮き上がらないようにこれを押圧する押圧部材、９はペンブロック３に支持されるシーソー部材である。

この種のカッティングプロッタは、大別して被切断媒体駆動型（グリットローラ型）と、被切断媒体載置型（フラットベッド型）のものがあり、グリットローラ型はシート状媒体の両端部分を駆動ローラと従動ローラ（ピンチローラ）とで挟持して、駆動ローラを正逆回転させることによりシート状媒体を第１の方向（Ｘ軸方向）に移動させるとともに、この第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）にペンブロックを移動させてペンブロックに保持されたカッティングペンをシート状媒体に対して相対的に２次元方向に移動させるものである。また、フラットベッド型は、シート状媒体が載置される平板状の載置テーブルから離間してＸ軸方向に移動可能に設けられるＹバーと、このＹバー上をＹ軸方向に移動可能に設けられるペンブロックを摺動させて、ペンブロックに保持されたカッティングペンをシート状媒体に対して相対的に２次元方向に移動させるものである。
何れのカッティングプロッタにおいても、ペンブロックは保持したカッティングペンをＺ軸方向に移動させてシート状媒体に対して選択的に圧接離反させ、これによりシート状媒体を所望の形状に切断するよう設けられている。

制御部５は、制御装置５０から送信されるカットデータに基づいて、Ｘ軸駆動制御手段５２、Ｙ軸駆動制御手段５３、およびＺ軸駆動制御手段５４を各々駆動制御する駆動制御部５１により構成されている。
Ｘ軸駆動制御手段５２は、グリットローラ型の場合は駆動ローラを正逆方向に回転駆動する駆動モータを、フラットベッド型の場合はＹバー２を載置テーブルのＸ軸方向に駆動する駆動機構を制御し、Ｙ軸駆動制御手段５３は、ペンブロック３をＹバー２に沿ってＹ軸方向に駆動させる駆動機構を制御し、さらにＺ軸駆動制御手段５４は、カッティングペン４をシート状部材６に圧接離反させるとともにその押圧力を制御するムービングコイルよりなるアクチュエータ３１を制御する。これにより制御部５は、コンピュータ等の上位装置より送信されるカットデータに基づいて、制御装置５０によりカッティングペン４によるカットデータを作成し、これに基づき駆動制御部５１によりＸ軸駆動制御手段５２、Ｙ軸駆動制御手段５３、Ｚ軸駆動制御手段５４をそれぞれ駆動制御することにより、シート状媒体６に対してカッティングペン４を相対的に２次元方向に移動させ、さらにカッティングペン４をシート状媒体６に選択的に圧接離反させて、これをカットデータに基づいて所望の形状に切断するよう構成されている。

Ｙバー２に摺動することによりＹ軸方向に移動可能に設けられるペンブロック３には、アクチュエータとしてのムービングコイル３１と、スライド軸３４が支持されており、ムービングコイル３１のコイルボビンに支持されてこれに同期してスライド軸３４に摺動するペンアーム３３と、このペンアーム３３に支持されるカッティングペンを保持するペンホルダ３２が設けられている。
Ｚ軸駆動制御手段５４は、カットデータに基づいてムービングコイル３１を駆動制御して、ペンホルダ３２が保持している切断手段としてのカッティングペン４をシート状媒体６に対して選択的に圧接離反させるよう設けられている。

また、ペンブロック３には、発光素子および受光素子よりなる反射型フォトセンサである基準図形検出機構７が、シート状媒体６に対向するよう設けられている。この種の反射型フォトセンサは、発光素子として発光ダイオード、受光素子としてフォトトランジスタがそれぞれ設けられており、発光ダイオードはシート上媒体６に対して所定の強度の光スポットを照射し、フォトトランジスタはこのシート状媒体６からの反射光を受光し、受光した反射光の強度に応じた光電流出力信号を出力するよう設けられている。
この反射型フォトセンサにおいては、その構造上検知距離、即ちセンサとシート状媒体との距離が一定の距離でなければ精度よく検出できないため、例えばシート状媒体６がカッティングプロッタ本体１より浮いた状態で支持（載置）されたといった場合には、基準図形の検出が上手くできず、その結果、シート状媒体６上の記録とカッティングプロッタによるカットがずれてしまうといった不具合が生じてしまうこととなる。そこで、本発明のカッティングプロッタにおいては、基準図形検出機構７によりシート状媒体６上の基準図形を検出する際に、基準図形検出機構７の発光素子より照射される光スポット付近において、シート状媒体６をカッティングプロッタ本体１に対して押圧する押圧部材８が設けられている。この押圧部材８は、シート状媒体６を押圧する下端部に開口部が設けられる断面視枡形の形状により形成されており、押圧部材８がシート状媒体６に押圧されると、この開口部部分に上記発光ダイオードからの照射スポットが照射され、これ以外の部分はこれに覆われるよう設けられている。これにより、上記フォトトランジスタには光スポットの反射光以外の外乱光が入力されないよう構成されている。
押圧部材８は、ペンブロック３に支持されるスライド軸（図示せず）により、Ｚ軸方向に摺動可能に取り付けられており、バネ８２によりカッティングプロッタ本体１（シート状媒体６）から離反する方向に常時付勢されている。

図１に示される通り、ペンブロック３には、正面視押圧部材８とアクチュエータとしてのムービングコイル３１の間に、各々に係合するシーソー部材９が設けられている。
シーソー部材９は、ペンブロック３に固定される支軸９１を中心に回転するよう揺動するシーソー部材本体９２により構成されており、シーソー部材本体９２の押圧部材８側の端部には、押圧部材８に形成される孔部８１に挿入されるピン９３が設けられており、支軸９１を挟んだ他端側の端部は、ムービングコイル３１のコイルボビンに当接するよう設けられている。

＜＜基準図形検出動作について＞＞
次に、本発明のカッティングプロッタによる基準図形検出動作について説明する。
図１および図２に示される通り、カッティングペン４がシート状媒体６より離反する、所謂ペンアップ位置にある状態で、シーソー部材本体９２の端部は、ムービングコイル３１のコイルボビンと当接しないよう、シーソー部材９はペンブロック３に取り付けられている。また、この状態においては、図に示される通り、押圧部材８もバネ８２の付勢力によりシート状媒体６より離反するよう位置づけられて構成されている。このカッティングプロッタにおいて、シート状媒体６のカット動作の際、ムービングコイル３１は図に示すこの状態からカッティングペン４をシート状媒体６に圧接離反させるので、そのＺ軸方向の駆動をシーソー部材９ならびに押圧部材８に伝達することがないよう構成されている。

カッティング動作前に、シート状媒体表面に形成された基準図形を検出する場合、本発明のカッティングプロッタにおいては、先ず、図１に示すようなカッティングペンを通常のペンアップさせた状態において、制御装置５０は、Ｘ軸駆動制御部５２、Ｙ軸駆動制御部５３をそれぞれ駆動制御して、基準図形検出機構７をシート状媒体６上に形成されている基準図形を検出するための所定の検出動作開始位置に位置付ける。（尚、この動作は操作者が手動操作にて行う場合もある。）
この状態から基準図形検出動作が開始されると、制御装置５０は、Ｚ軸駆動制御部５４を駆動制御して、図１に示すペンアップ位置から更にカッティングペン４がシート状媒体６より離反するように、ムービングコイル３１を駆動する。
図２ならびに図３は、ペンブロック３の構造を省略し、押圧部材８によるシート状媒体６の押圧動作を説明するためのペンブロック３側からの斜視図である。図２に示されるように、ムービングコイル３１のコイルボビンがＺ軸方向に上昇することにより、シーソー部材９の一端側に当接し、更にこれが上昇することにより、シーソー部材本体９０は支軸９１を中心に回動するよう揺動する。これにより、シーソー部材本体９２の支軸９１を挟んだ他端側に設けられたピン９３は、−Ｚ軸方向に揺動して押圧部材８の孔部８１の下端に当接し、更にコイルボビンが＋Ｚ軸方向に上昇されるとともに、図３および図４に示す通り、シーソー部材本体９２のピン９３が、バネ８２の付勢力に抗して押圧部材８を−Ｚ軸方向に押し下げて、押圧部材８の下端部をシート状媒体６に押圧する。
上述した通り、押圧部材８の下端部には開口部が設けられているので、この状態で基準図形検出機構７を動作させると、発光素子よりシート状媒体６に照射される光スポットからの反射光を良好に受光することができる。さらに、押圧部材８がシート状媒体６をカッティングプロッタ本体に押圧することにより、シート状媒体６に浮きが生じることがないので、精度よく基準図形を検出することが可能となる。

以上詳述した通り、本実施例の形態によれば、シーソー部材９を設けることにより、カッティングペン４をシート状媒体６に圧接離反させるためのアクチュエータ３１を利用して、押圧部材８をシート状媒体に押圧することができるので、押圧部材のための個別のアクチュエータを必要とすることがなく、製作コストの上昇を招くことなく簡単な構成でこれを実現することが可能となる。

本発明は、カッティングプロッタなど、シート上の媒体を所望の形状に切断する各種装置に適用することができる。

１ カッティングプロッタ本体
２ Ｙバー
３ ペンブロック
４ カッティングペン
５ 制御部
６ シート状媒体
７ 基準図形検出機構
８ 押圧部材
９ シーソー部材

Claims (2)

1. 切断手段をシート状媒体表面に圧接離反させるアクチュエータを有するペンブロックを、カットデータに基づいてシート状媒体に対して相対的に移動させるとともに、切断手段をシート状媒体に圧接離反させることによりこれを所望の形状に切断するカッティングプロッタにおいて、
   シート状媒体表面に形成された基準図形を検出する基準図形検出機構と、
   ペンブロックに摺動可能に支持されるとともに、付勢部材により常時シート状媒体から離反する方向に付勢される押圧部材と、
   支軸によりペンブロックに回動可能に支持され、その一端側が上記アクチュエータに当接し、当該アクチュエータが切断手段をシート状媒体から離反させるようどうさすることにより、支軸を挟んだ他端側がこれに係合する上記押圧部材を付勢部材の付勢力に抗してシート状媒体表面に押圧するよう揺動するシーソー部材と、を設けたことを特徴とするカッティングプロッタ。
2. 上記基準図形検出機構は反射型フォトセンサよりなり、
   上記押圧部材は、シート状媒体に当接する開口部を有する略筒状に形成されるとともに、シート状媒体に押圧された際に上記反射型フォトセンサの照射光および反射光を開口部により覆うよう構成されることを特徴とする、請求項１記載のカッティングプロッタ。

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